KR19990045319A - 열가소성 수지제 조의 제조 방법 - Google Patents

열가소성 수지제 조의 제조 방법 Download PDF

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류이찌 이시쓰보
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고사이 아끼오
스미또모 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 열가소성 수지의 표면층과 그 위에 적층된 다른 수지로 이루어지는 보강층으로 이루어지는 조의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 제 1 금형의 제 1 및 제 2 금형부재 사이에 제 1 열가소성 수지 시트를 공급하는 공정 ; 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 금형부재의 금형면과의 사이에 용융상태의 제 2 열가소성 수지를 공급하는 공정 ; 금형을 형체 (型締, mold clamping) 하여, 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 열가소성 수지로 캐비티 내를 충전하는 공정 ; 소정의 형체력으로 형체를 계속하면서 캐비티 내의 제 1 및 제 2 열가소성 수지를 냉각하는 공정 ; 금형을 열어, 제 1 열가소성 수지 시트와 이에 적층된 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 적층판을 꺼내는 공정 ; 얻어진 적층판을 가열하여 연화시키는 공정 ; 및 연화된 적층판을 제 2 금형을 이용하여 조 (tub) 형상으로 부형하는 공정의 조합으로 이루어진다.

Description

열가소성 수지제 조의 제조 방법
본 발명은 열가소성 수지제 조 (槽) 의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 열가소성 수지제 욕조는 알려져 있다. 이러한 욕조는 일반적으로 열가소성 수지로 이루어지는 표면층에 다른 열가소성 수지층으로 이루어지는 보강층이 적층된 구조를 갖는데, 이것은 표면층인 열가소성 수지층만으로는 강도가 충분하지 않기 때문이다.
일본 특허 공개공보평 5-176855 호 공보는, 표면층을 형성시키기 위한 열가소성 수지 시트 및 보강층을 형성시키기 위한 섬유강화 열가소성 수지 시트를 각각 가열하여 연화시킨 후, 진공 성형이나 스탬핑성형 등과 같은, 성형형을 이용하는 통상의 성형법에 의해 각각 따로따로 소정의 욕조형상으로 가공하고, 그 후 양자를 적층일체화하는 것에 의한 열가소성 수지욕조의 제조 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법은, 표면층을 위한 열가소성 수지 시트 및 보강층을 위한 섬유강화 열가소성 수지 시트를 가열하여 연화시켜, 각각 따로따로 성형할 필요가 있기 때문에, 생산성에서 충분하지 않다. 또, 각 시트로부터 얻어진 성형체의 온도가 낮거나, 상기 성형체를 접착제를 이용하여 적층하는 경우에는, 양성형체간의 접착이 충분하지 않거나하여, 접착강도에 부분적인 불균일이 발생한다는 문제가 있다.
특개평 7-250772 호 공보는, 표면층이 되는 캐스트 아크릴 시트에 보강층이 되는 열가소성 수지 시트를 접착제로 라미네이트하여 얻어지는 적층판, 또는, 가열연화시킨 캐스트 아크릴 시트에 압출기에서 시트형상으로 압출된 열가소성 수지를 열융착시킴으로써 라미네이트하여 이루어지는 적층판을, 진공 성형 등에 의해 욕조형상으로 성형가공하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서도, 적층판의 제조에 접착제를 사용하는 경우에는, 상기와 동일한 문제가 있고, 또, 시트의 열융착에 의해 적층판을 제조할 경우에는, 적층판의 제조 및 적층판의 욕조 형상으로의 성형가공에서의 2 회의 가열에 의해, 특히 캐스트 아크릴 시트에 대하여, 내온수성, 내약품성 (이들은 욕조에서 중요한 성능이다) 이 저하된다는 문제가 있다.
이러한 상황하에서, 발명자들은 표면층과 보강층 사이의 밀착성이 우수하고, 표면층이 되는 열가소성 수지의 성능 저하가 없는 열가소성 수지제 욕조의 제조 방법에 대하여 검토하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 하기의 공정으로 이루어지는 제 1 열가소성 수지로 이루어지는 표면층과 이에 적층된 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 보강층으로 이루어지는 조 (tub) 의 제조방법을 제공한다.:
(a) 제 1 및 제 2 금형부재로 이루어지는 제 1 금형을 개방상태로 하는 공정 (여기서, 제 2 금형부재는 금형면에 용융수지 공급구를 갖고 있으며, 적어도 하나의 금형부재는 형체방향으로 가동한다);
(b) 양금형부재간에 제 1 열가소성 수지 시트를 공급하는 공정;
(c) 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 금형부재의 금형면과의 사이에 용융상태의 제 2 열가소성 수지를 공급하는 공정;
(d) 금형을 형체하고, 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 열가소성 수지로 캐비티 내를 충전하는 공정;
(e) 소정의 형체력으로 형체를 계속하면서 캐비티 내의 제 1 및 제 2 열가소성 수지를 냉각하는 공정;
(f) 금형을 열어, 제 1 열가소성 수지 시트와 이에 적층된 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 적층판을 꺼내는 공정;
(g) 수득한 적층판을 가열하여 연화시키는 공정;
(h) 연화된 적층판을 제 2 금형을 이용하여 조 (tub) 형상으로 부형하는 공정.
도 1 은 적층판을 제조하기 위한 금형예의 개략적인 단면도이다.
도 2 는 적층판을 제조하는 공정을 나타낸 개념도이다.
도 3 은 적층판을 제조하는 공정을 나타낸 개념도이다.
도 4 는 적층판을 제조하는 공정을 나타낸 개념도이다.
도 5 는 적층판을 부형하여 조를 제조하기 위한 진공 성형형의 개략적인 단면도이다.
도 6 은 적층판을 부형하여 조를 제조하는 공정을 나타낸 개념도이다.
도 7 은 적층판을 부형하여 조를 제조하는 공정을 나타낸 개념도이다.
도 8 은 적층판을 부형하여 조를 제조하는 공정을 나타낸 개념도이다.
도 9 는 본 발명의 방법으로 얻어진 조의 일례의 단면도이다.
도 10 은 두께를 부분적으로 변경한 적층판의 일례의 부분 단면도이다.
도 11 은 적층판을 부형하여 조를 제조하기 위한 프레스 성형형의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 조는, 의장면 (조내면) 이 되는, 제 1 열가소성 수지로 이루어지는 표면층에 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 보강층이 강고하게 적층 일체화된 구조를 갖는다.
이 표면층에는, 내온수성, 내약품성, 내흠집성 등의 기능이 요구되고, 또, 보강층에는 주로 표면층을 보강하는 기능이 요구된다. 표면층이 투명 내지는 반투명인 경우에는, 보강층에 착색 등의 장식을 함으로써 조를 장식할 수도 있다.
표면층을 형성하기 위한 제 1 열가소성 수지는 가열에 의해 연화되어, 이와 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 적층판을 조형상으로 성형하는 공정에서 적당하게 신장되는 것이면 된다. 제 1 열가소성 수지의 예로는, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합 수지 (AS 수지), 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 테르폴리머 (ABS 수지), 폴리스티렌수지 (PS 수지), 폴리카르보네이트수지 (PC 수지), (메트)아크릴계수지 등의 열가소성 수지 또는 이들로 이루어지는 폴리머합금을 들 수 있다. 적층판의 성형가공성을 고려하여, 성형온도범위가 비교적 넓은 비정성 열가소성 수지가 바람직하고, 또, 조의 의장면에서 투명 내지는 반투명의 수지가 바람직하게 사용된다.
(메트)아크릴계 수지는, 외관에 깊이있는 색조를 부여하는 수지로서 바람직하게 사용되고, 특히, 겔화율이 40 내지 95 % 인 (메트)아크릴계 수지가 바람직하다. 이러한 겔화율을 갖는 (메트)아크릴계 수지는 조에 우수한 내온수성과 내약품성을 부여하여 성형성도 우수하다. 여기에서 겔화율이란 (메트)아크릴계 수지의 작은 조각을 충분량의 클로로포름에 실온에서 48 시간 침지했을 때의, 침지전 작은 조각의 중량에 대한 클로로포름 불용분중량의 백분율로 나타낸 것이다. (메트)아크릴계 수지 시트가 제 2 열가소성 수지와 적층되어 이루어지는 적층판은, 통상 180 ℃ 정도로 가열하여 연화시켜 조형상으로 성형가공된다. 이 온도에서의 (메트)아크릴계 수지 시트의 인장 신장율이 너무 작으면 성형시에 시트가 파단되는 일이 있다. 또, 온수와의 접촉에 의해 표면층의 운가 (雲價) 가 높아지면, 조의 사용중에 그 표면이 백화되어 외관이 현저하게 손상된다. 따라서, 180 ℃ 에서의 인장 신장율이 700 % 이상으로, 90 ℃ 온수에 의한 1000 시간 침지시험 전후에서의 운가의 차이가 20 이하인 (메트)아크릴계 수지가 바람직하다. 인장 신장율은 JIS K7113 에 준거한 인장 시험으로 구해지는 값이다. 운가는 ASTM D1003 에 준거한 시험으로 구해지는 값이다. (메트)아크릴계 수지로서는, 종래 공지된 각종의 (메트)아크릴계 수지 시트가 사용될 수 있지만, 특개평 9-31109 호에 나타낸 바와 같은 아크릴계 단량체에 메르캅탄, 다관능성 단량체 및 라디칼 중합 개시제를 혼합하여, 중합시켜 얻어지는 아크릴계 수지 시트가, 내열수성과 열성형성이 우수하여 바람직하게 사용된다.
보강층이 되는 제 2 열가소성 수지는, 요구되는 성능에 따라 적당히 선택되지만, 표면층이 되는 제 1 열가소성 수지 시트와 융착가능한 것이 바람직하다. 또, 표면층인 제 1 열가소성 수지와 보강층인 제 2 열가소성 수지의 열변형 온도에 큰 차가 있으면, 양자로 이루어지는 적층판을 조형상으로 성형가공 하는 게 어려워지기 때문에, 제 1 열가소성 수지의 열변형 온도와 제 2 열가소성 수지의 열변형 온도의 차이는 30 ℃ 이하, 특히 20 ℃ 이내인 것이 바람직하다. 예를 들면, 제 1 열가소성 수지의 열변형 온도가 제 2 열가소성 수지의 열변형 온도보다도 너무 높으면, 제 1 열가소성 수지의 성질에 근거하여 가열조건을 설정한 경우에 제 2 열가소성 수지가 발포되거나 분해된다. 한편, 제 2 열가소성 수지의 성질에 근거하여 가열조건을 설정하면, 제 1 열가소성 수지 시트의 신장이 부족하다.
또, 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지도, 내온수성이 우수하고, 디자인이 용이한 것이 바람직하다. 내온수성에 관해서는, 수지의 굽힘탄성율 및 열변형 온도가 고려되고, 디자인의 용이함에 관해서는, 수지의 착색의 용이함, 성형성 등이 고려된다. 나아가서는, 고온에서의 크리프 (creep) 특성도 중요하고, 보강층에 걸리는 응력에 따라 적당한 제 2 열가소성 수지가 선택된다.
충분한 보강효과를 얻기위해서는, 보강층의 굽힘탄성율이 높을수록 바람직하고, 또, 내온수성을 생각하면, 제 2 열가소성 수지의 열변형 온도 (측정방법은 ASTMD-648 에 준한다) 는 80 ℃, 특히 90 ℃ 보다도 높은 것이 바람직하다. 굽힘탄성율이나 열변형 온도를 높게 하기위해서는, 유리섬유 등의 충전재를 수지에 배합하는 것이 효과적이다.
한편, 성형성을 고려하면, 사출성형이나 압출성형 등에 이용되는 열가소성 수지이면 사용가능하고, 일반적인 사출기에 의해 공급가능한 것이 바람직하게 사용되는데, 성형온도범위가 넓은 수지가 바람직하다. 이와 같은 관점으로부터, 제 2 열가소성 수지로서는, 아크릴로니트릴·스틸렌 공중합체 (AS 수지), 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 테르폴리머 (ABS 수지), 폴리스티렌수지 등의 비정성 열가소성 수지 또는 이들로 이루어지는 폴리머합금이 특히 바람직하게 사용되는데, 구체적으로는 사용하는 제 1 열가소성 수지의 종류를 고려하여 선택된다.
예를 들면, 제 1 열가소성 수지 시트로서 (메트)아크릴계수지 시트를 이용한 경우에는, 상기 시트와의 융착성, 내열성 및 성형성의 면에서, 제 2 열가소성 수지로서는 열변형 온도가 90 ∼ 125 ℃ 인 내열 ABS 수지, 예를 들면 스미까 에이비 에스·라텍스주식회사제의 크랄라스틱 (KRALASTIC) KU-600-R3 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 방법에서, 조는 제 1 열가소성 수지 시트에 제 2 열가소성 수지를 적층하여 이루어지는 적층판을, 진공 성형이나 프레스 성형등의 성형형을 이용하는 방법으로 조형상으로 부형함으로써 제조된다. 이와 같은 적층판의 두께나 형상은 원하는 조의 형상에 따라 적당히 선택된다. 또, 상기 적층판에서의 표면층이 되는 제 1 열가소성 수지 시트와 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지층의 두께비도, 목적으로 하는 조의 사용목적 등에 따라 적당히 선택되는데, 통상, 적층판의 두께가 5 ∼ 15 ㎜, 각 층의 두께비는 1:9 ∼ 9:1 정도이다.
본 발명의 방법에 있어서는, 먼저, 표면층이 되는 제 1 열가소성 수지 시트에 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지층을 적층일체화하여 적층판을 제조하고 이어서 이 적층판을 부형함으로써 조를 제조한다.
본 발명의 방법에 사용되는 장치의 일례를 단면개략도로 나타낸 도 1 에서, 적층판을 제조하기 위한 금형 (제 1 금형) (1) 은, 제 1 금형부재 (2) 및 제 2 금형부재 (3) 으로 이루어지고, 제 2 금형부재는 용융된 제 2 열가소성 수지를 공급하기 위한 용융수지공급구 (4) 및 이와 연이어 통하는 용융수지통로 (5)를 갖고 있다. 제 1 금형부재는 자(雌)금형부재이고, 제 2 금형부재는 웅(雄)금형부재이다. 용융수지통로 (5) 는 용융상태의 열가소성 수지를 사출하기 위한 사출기 (6) 등에 접속되어 있어, 사출기로부터 사출된 용융상 열가소성 수지는 용융수지통로를 경유하여 용융수지공급구 (4) 에서 금형내로 공급된다. 상기 용융수지공급구 (4) 는, 제 2 열가소성 수지의 공급상태를 제어하기 위한 개폐밸브 (switching valve) 를 갖고 있을 수도 있다. 적어도 하나의 금형부재는 금형의 개폐방향 (형체방향) 으로 가동하여, 통상, 한 쪽은 고정되고 다른 쪽은 가동한다. 도 1 에서는 제 2 금형부재 (웅형) (3) 이 고정되고, 제 1 금형부재 (자형) (2) 가 형체방향 (이 예에서는 상하방향) 으로 가동될 수 있다.
이와 같은 금형 (1)을 개방 상태로 하고, 이어서, 양 금형부재간에 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 을 공급한다 (도2). 이 때, 금형 (1) 이 상하방향으로 개폐하는 경우에는, 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 이 아래쪽에 위치하는 금형부재의 금형면에 얹히는 것만으로 되지만, 금형이 수평방향으로 개폐하는 경우에는, 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 을 어느 한 쪽의 금형부재, 통상은 가동인 금형부재의 금형면에 고정하는 것이 바람직하다. 고정 방법은 임의이지만, 제 1 열가소성 수지 시트를 고정하는 금형면에 진공 흡인구 (7)를 설치하고, 상기 시트와 금형면과의 사이를 진공 흡인함으로써 상기 시트를 금형면에 흡착시킬 수 있다. 이 경우, 제품이 되는 조의 네 모서리나 외주에 대응하는 위치의 부근에 진공 흡인구 (7)를 설치함으로써, 제품에 남는 진공 흡인의 흔적을 눈에 띠기 어렵게 할 수 있다. 물론, 이와 같은 제 1 열가소성 수지 시트의 금형면으로의 고정은, 금형이 수평방향으로 개폐하는 경우에 한정되지 않고, 금형이 상하방향으로 개폐하는 경우에도 적용할 수 있다.
금형부재간에 공급되는 제 1 열가소성 수지 시트는, 반드시 예열할 필요는 없지만, 원적외선 가열로 등으로 예열함으로써, 적층판의 (11) 의 변형을 적게 할 수 있다. 변형은, 제 1 열가소성 수지 시트측이 돌출되도록 적층판이 휘는 안형변형 (鞍形變形) 이 되는 경우가 많아, 금형부재간에 공급하는 제 1 열가소성 수지 시트를 예열해둠으로써, 적층판의 변형을 상당한 정도까지 억제할 수 있다. 이 경우의 예열온도는, 60 ℃ ∼ 제 1 열가소성 수지의 열변형 온도의 범위가 적합하다. 예열온도가 이 범위보다도 낮으면, 현저한 변형억제효과를 얻을 수 없고, 또, 이 범위보다도 높으면, 제 1 열가소성 수지 시트가 연화되어 버려, 금형부재간으로의 시트공급이 곤란해질 뿐만아니라, 열이력 (heat hysteresis) 에 의한 성능저하를 초래하는 일이 있다.
금형부재간에 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 을 공급한 후, 가동금형 (이 예에서는 자형 (2))을 형체방향으로 이동시켜 형체를 개시하고, 캐비티클리어런스 (즉, 제 1 및 제 2 금형부재의 금형면간의 형체방향의 거리) 가 적당한 값이 되었을 때에, 형체를 속행하면서, 또는 일단 정지한 상태에서, 제 2 금형부재의 금형면과 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 과의 사이에, 용융수지공급구 (4) 로부터 용융상태의 제 2 열가소성 수지 (9) 의 공급을 개시한다 (도 3). 목적으로 하는 적층판의 형상, 크기, 제 2 열가소성 수지의 용융점도 등에 따라 용융상태의 제 2 열가소성 수지는 복수의 용융수지 공급구를 통해 공급될 수도 있다.
용융상태의 제 2 열가소성 수지 (9) 의 공급을 개시할 때의 캐비티클리어런스는, 제 2 열가소성 수지의 종류, 목적으로 하는 적층판의 두께, 또는 성형조건 등에 따라서도 다르지만, 통상, (T＋3)㎜ 내지 (T＋30)㎜ 의 범위가 바람직하다. 여기에서, T 는 금형부재간에 공급된 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 의 두께 (㎜) 이다. 캐비티 클리어런스가 상기 하한치보다도 좁으면, 제 1 열가소성 수지 시트의, 용융수지 공급구 (4) 바로 윗 부분이, 공급되는 용융상태의 제 2 열가소성 수지의 열과 압력에 의해 손상을 받아, 경우에 따라서는 구멍이 생길 가능성이 있다. 한편, 캐비티 클리어런스가 상기 상한치를 초과하는 경우에는, 캐비티 내에 공급된 용융수지 중에 공기나 가스, 수분 등이 휘말린다. 그 결과, 제품표면에 플래시 (flash) 라 불리는 외관불량을 일으키거나 수지의 열화가 발생하기도 한다. 제 2 열가소성 수지를 공급할 때의 구체적인 캐비티 클리어런스는, 금형부재간에 공급된 제 1 열가소성 수지 시트의 온도, 제 2 열가소성 수지의 공급온도 등에 의존하여, 각각의 성형조건에 따라 적당히 결정된다.
제 2 열가소성 수지의 공급온도는, 상기 수지 종류나 적층해야하는 제 1 열가소성 수지의 시트종류 등에 따라서도 바뀌지만, 제 1 열가소성 수지 시트로서 (메트)아크릴계 수지 시트를 사용하고, 제 2 열가소성 수지로서 내열 ABS 수지를 이용한 경우에는, 상기 내열 ABS 수지의 공급온도는 220 ∼ 280 ℃ 정도이다. 또한, 제 1 열가소성 수지와 제 2 열가소성 수지의 조합에 있어서, 양자의 용융 온도의 차이는 그다지 고려하지 않아도 되고, 통상, 그 차이가 50 ℃ 정도 이내이면 된다. 제 1 열가소성 수지보다도 제 2 열가소성 수지의 용융 온도가 낮은 것이 바람직한 경향에 있다.
용융상태의 제 2 열가소성 수지를 공급하면서, 또는 공급한 후에 형체를 행한다. 제 1 열가소성 수지 시트와 용융상태의 제 2 열가소성 수지가 충분히 열융착되기 위해서는, 공급된 용융상태의 제 2 열가소성 수지의 제 1 열가소성 수지 시트와의 접착면이 상기 시트와 열융착가능한 온도로 유지되어 있을 필요가 있다.
용융상태의 제 2 열가소성 수지의 온도는, 형체에 따라 캐비티말단을 향하여 수지가 유동함에 따라 점점 저하되고, 유동말단의 수지온도는 수지의 공급온도보다도 약간 저하되어 있는 것이 일반적이다. 제 1 열가소성 수지의 표면층과 제 2 열가소성 수지의 보강층과의 밀착강도 (융착강도) 를 적층판 전체에 걸쳐 양호하게 하기위해서는, 제 2 열가소성 수지의 유동말단의 온도저하를 가능한한 작게하는 것이 중요하고, 이를 위해서는 공급된 제 2 열가소성 수지가 캐비티말단에 도달할 때까지의 시간 (충전완료까지의 시간) 이 가능한한 짧아지도록, 형체속도를 가능한한 빠르게 하는 것이 바람직하다.
용융상태의 제 2 열가소성 수지 (9) 의 공급을 완료한 후, 캐비티클리어런스가 목적으로 하는 적층판의 두께가 될 때까지 금형을 형체하여, 상기 수지를 제 2 금형부재의 금형면과 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 의 사이에 충전한다. 이로써, 캐비티는 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 열가소성 수지로 채워진다. 이 상태를 유지하도록, 금형을 소정의 가압력 (형체력) 으로 보압하여, 제 1 열가소성 수지 시트에 제 2 열가소성 수지를 융착시킨다 (도 4). 이 때의 형체력은, 제 1 열가소성 수지나 제 2 열가소성 수지의 종류에 따라서도 다르지만, 통상은 20 ∼ 150 ㎏f/㎠ 정도이다.
가압상태를 유지한채, 캐비티 내의 제 1 및 제 2 열가소성 수지를 냉각하여, 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 열가소성 수지의 온도가 각각의 열변형 온도보다도 낮아진 후에, 금형을 열어, 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 에 제 2 열가소성 수지층 (10) 이 융착에 의해 적층일체화된 적층판 (11)을 꺼낸다. 꺼내진 적층판은 경우에 따라서는 제 1 열가소성 수지 시트측으로 돌출되도록 휘어져 있는 경우도 있지만, 이와 같은 변형은, 상기 적층판을 조형상으로 성형가공하는 공정에 있어서는 특별히 문제가 되지않는다.
이렇게 하여 얻어진 적층판 (11) 을, 제 2 금형을 이용하여 조형상으로 부형한다. 제 2 금형을 이용하는 적층판의 부형에는, 시트형상물을 소정의 형상으로 부형하기 위한 종래 공지의 여러 가지의 방법을 적용할 수 있다. 그 중에서도, 진공 성형형을 이용하는 진공 성형 및 프레스 성형형을 이용하는 프레스 성형이 대표적이다. 이하에, 진공 성형형을 이용하는 진공 성형에 의해 적층판을 부형하는 방법에 대하여 서술한다.
진공 성형에 이용되는 진공 성형형은, 예를 들면 도 5 에 그 개략단면도가 나타나 있는 바와 같이, 자형이라 불리는 금형 (12) 가 일반적이다. 조형상으로 설계된 성형면 (13) 의 소정의 위치에는, 가열연화된 적층판을 흡인하여 성형면에 밀착시키기 위한 진공 흡인구 (14) 가 설치되어 있고, 진공 흡인구는 진공 흡인로 (15)를 거쳐 진공 흡인 장치 (도시생략) 에 접속되어 있다.
앞의 공정에서 얻은 적층판 (11) 을, 원적외선 히터 등의 가열장치 (16) 에 의해 부형 전에 가열하여 연화시킨다 (도6). 이 때, 적층판 (11)을 구성하고 있는 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 와 제 2 열가소성 수지층 (10) 의 양자가 모두 각각의 열변형 온도 이상이 되도록 가열할 필요가 있다. 양자의 열변형 온도에 큰 차이가 없고, 또, 용융 온도에도 그다지 차이가 없는 경우에는, 적층판 (11) 의 양면에서 거의 균등하게 가열하면 된다. 양자의 열변형 온도가 다른 경우에는, 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 측과 제 2 열가소성 수지층 (10) 측으로부터의 가열조건을 바꾸어, 각각의 층이 각각의 열변형 온도이상, 바람직하게는, 각각의 열변형 온도보다도 10 ∼ 100 ℃ 정도 높아지도록 가열하는 것이 바람직하다.
적층판에서의 각 층의 가열 온도의 상한은, 제 1 및 제 2 열가소성 수지의 용융 온도나 분해온도에 의존하지만, 제 1 열가소성 수지 시트나 제 2 열가소성 수지층의 성능 저하를 방지하기 위해서는, 가능한한 낮은 온도인 것이 바람직하다. 이와 같은 것으로부터, 예를 들면 제 1 열가소성 수지 시트로서 전술의 (메트)아크릴계 수지를 사용하고, 제 2 열가소성 수지로서 내열 ABS 수지를 사용할 경우, 제 1 열가소성 수지 시트의 바람직한 가열 온도는 150 ∼ 200 ℃ 정도, 제 2 열가소성 수지의 바람직한 가열 온도는 130 ∼ 170 ℃ 정도이다. 이와 같이, 적층판 (11) 을 가열하는데 있어 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 과 제 2 열가소성 수지층 (10) 의 온도에 차이가 있을 경우, 적층판을 진공 성형하기 위해서는, 이를 구성하는 각 수지층이, 표면뿐만아니라 양층의 융착면 부근에서도 진공 성형 가능한 온도에 있는 것이 필요하다. 양수지층의 진공 성형에 적합한 온도의 차이가 60 ℃ 정도를 초과하는 경우, 양자에 적합한 온도로 적층판을 가열하는 것은 어렵다. 이것은, 양층의 융착면부근에서 일방의 온도가 너무 낮아 신장이 부족하거나, 반대로 너무 높아 수지가 분해하는 등의 문제가 발생하기 쉽기 때문이다. 이 때문에도, 적층판 (11) 의 제조에 있어서는, 제 1 열가소성 수지의 열변형 온도와 제 2 열가소성 수지의 열변형 온도의 차이가 30 ℃ 이내가 되도록, 양열가소성 수지를 선택하는 것이 바람직하다.
소정의 온도로 가열하여 연화시킨 적층판 (11) 은, 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지층이 조형상으로 설계된 금형 (12) 의 성형면 (13)을 향하도록 이 금형의 윗가장자리 (17) 에 밀착시켜 (도 7), 진공 흡인구 (14)에서 진공 흡인하여, 적층판 (11) 과 성형면 (13) 으로 둘러싸인 공간내를 탈기한다. 상기 공간내의 감압도가 높아짐에 따라, 가열되어 연화된 적층판 (11) 이 성형면을 향하여 연신되어, 성형면에 밀착된다 (도 8).
적층판이 금형의 성형면에 밀착된 상태를 유지한 채, 적층판 (11)을 구성하고 있는 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 및 제 2 열가소성 수지층 (10) 의 각각의 온도가, 각각의 열변형 온도보다도 낮아질 때까지 적층판 (11)을 냉각한 후, 금형 (12) 에서 꺼냄으로써, 열가소성 수지제 조 (18) 이 얻어진다 (도 9).
또한, 이와 같은 진공 성형을 행한 경우에는, 일반적으로 조의 저면에 가까운 측벽이나 저면의 4 모서리부에서 적층판이 크게 연신되어, 부형후의 적층판이 부분적으로 매우 얇아지는 경향이 있다. 이것을 방지하여 조의 두께를 가능한한 균일하게 하기위해, 예를 들면 도 10 에 나타낸 바와 같이, 적층판의 제조시에, 성형할 때 연신 (延伸)되기 쉬운 부분을 다른 부분보다도 두껍게 해두는 것이 효과적이다. 이와 같이 부분적으로 두께를 변경한 적층판을 제조하기 위해서는, 앞서 서술한 적층판의 제조에 있어서, 금형면의 소정의 장소에 오목부를 갖는 제 2 금형부재를 사용하면 된다.
한편, 적층판이 비교적 두꺼우면, 예를 들면 조의 내벽상부와 플랜지부와의 사이에, 표면층측으로 돌출된 곡면을 형성하는 경우에, 진공 성형에 의해 곡률반경 (curvature radius) 이 작은 곡면을 형성하기 어려운 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 제 2 열가소성 수지층의 두께를 변경함으로써, 상기 곡면에 대응하는 적층판의 위치의 두께를 다른 부분보다 얇게 하고, 진공 성형시에 당해 부분이 다른 부분에 비하여 우선적으로 연신되기 쉽도록 해두면 된다.
이와 같이, 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지층의 두께를 부분적으로 변경하여 적층판의 두께를 부분적으로 변경함으로써, 적층판을 성형하여 얻어지는 조의 두께의 균일화나 표면층측의 볼록형상 절곡면의 비교적 작은 곡률반경을 달성할 수 있다. 그러나, 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지층의 두께를 부분적으로 변경하여 적층판의 두께를 부분적으로 변경하는 경우이더라도, 적층판의 두께에 극단적인 분포가 있는 경우에는, 두께가 균일한 제품을 진공 성형으로 제조하는 것은 어렵다. 따라서, 적층판에서의 두께의 부분적인 차이는, 적층판의 기준두께에 대하여 ±2 ∼ ±50 % 정도인 것이 바람직하다. 또, 기준 두께와 다른 두께를 갖는 적층판의 부분에 있어서, 경사진 부분 (20) 의 경사각은, 기준 두께 부분 (19) 의 표면에 대하여 5。 이하인 것이 바람직하다 (도 10). 적층판 두께가 5。 를 초과하는 각도로 변화하면, 적층판의 가열시에 적층판내의 인접하는 부분 사이에 큰 온도차가 발생하여, 진공 성형시의 연신에 의해 그 경계에서 적층판이 파단되는 일이 있다.
표면층이 되는 제 1 열가소성 수지로서 (메트)아크릴계 수지를 사용하고, 보강층이 되는 제 2 열가소성 수지로서 내열 ABS 수지를 이용한 경우에 있어서, 제 1 열가소성 수지 시트의 두께를 5 ㎜ 로 하고, 적층판의 기준두께부분에서의 제 2 열가소성 수지층의 두께를 5 ㎜ 로 하면 (적층판의 기준두께는 10 ㎜ 가 됨), 진공 성형에 의해 조의 저면이 되는 부분의 두께를 기준 두께보다 5 ∼ 30 % 정도 두껍게 하고, 저면의 네 모서리가 되는 부분의 주변의 두께를 기준 두께보다 10 ∼ 50 % 정도 두껍게 하면, 국부적으로 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 또, 조의 내면 상단에서 플랜지부에 걸친 표면층 측으로 돌출된 곡면을 설치하는 경우에는, 당해 부분에 대응하는 적층판 부분의 두께를 기준 두께보다도 5 ∼ 30 % 정도 얇게 함으로써 곡면의 곡률 반경을 작게 할 수 있다.
그러나, 상기의 수치는 어디까지나 대강 어림잡은 수치로, 구체적으로는 원하는 조의 형상이나 성형 조건 등에 따라 적절한 두께가 결정된다.
이상, 제 1 열가소성 수지 시트 (8) 에 제 2 열가소성 수지층 (10) 이 적층된 적층판 (11)을 진공 성형법으로 부형하여, 조를 제조하는 예에 대하여 서술했는데, 다른 방법, 예를 들면 프레스 성형형을 이용하는 프레스 성형에 의해서도 동일하게 조를 제조할 수 있다. 이 방법에 의한 경우에는, 도 11 에 나타낸 바와 같은 원하는 조형상으로 설계된 1 쌍의 자웅금형부재 (21, 22) 로 이루어지는 프레스 성형형을 사용하고, 자웅금형부재 간에, 상기와 동일하게 가열하여 연화시킨 적층판을 공급한 후 프레스 성형형을 형체하여 조형상으로 부형하여, 이것을 냉각하면 된다.
본 발명의 방법은, 여러 가지의 형상, 크기의 조 (예를 들면, 욕조, 샤워팬, 싱트, 수조 등) 의 제조에 적용할 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
실시예
도 1 에 나타낸 적층판 제조용 금형을 이용하여, 도 2, 도 3 및 4 에 나타낸 공정에 따라 적층판을 제조하였다. 수득한 적층판을 도 5 에 나타낸 진공 성형형을 이용하여 도 6 내지 도 8 에 나타낸 공정에 따라 부형하여, 도 9 에 나타낸 욕조를 얻었다.
적층판 제조용 금형을 개방 상태로 하여, 웅금형부재의 금형면 상에 5 ㎜ 두께의 투명 아크릴계 수지 시트 (SUMIPEX SA, 스미또모 화학공업주식회사 제) 를 얹었다 (도 2). 자금형부재를 하강시켜 형체를 개시하고, 자금형부재의 금형면과 투명한 아크릴계 수지 시트 사이의 클리어런스가 15 ㎜ 가 되었을때 형체를 일단 정지하고, 웅금형부재의 금형면에 설치한 용융수지 공급구에서 250 ℃ 로 가열용융한 내열 ABS 수지 (크랄라스틱 KU600-R3, 스미까에이비에스 라텍스사 제)를 공급하였다. 이 때, 투명 아크릴계수지 시트는 공급된 내열 ABS 수지에 의해 자금형부재를 향하여 밀려올려졌다 (도 3).
내열 ABS 수지의 공급이 완료됨과 동시에 10 ㎜/초의 속도로 형체를 재개하여, 내열 ABS 수지를 웅금형부재의 금형면과 투명아크릴계수지 시트 사이에 형성되는 캐비티에 충전하고 (도 4), 계속해서 약 100 ㎏/㎠ 의 형체력으로 형체하면서, 120 초간 유지하였다.
그 후에, 금형을 개방하여, 5 ㎜ 두께의 투명아크릴계수지 시트에 5 ㎜ 두께의 내열 ABS 수지층이 적층된 적층판을 꺼냈다.
꺼내진 적층판은, 투명 아크릴계수지 시트측으로 돌출되도록 휘어진 안형변형을 하였다. 이 적층판을 히터에 세트하여, 투명아크릴계 수지 시트 표면이 195 ℃, 내열 ABS 수지층 표면이 135 ℃ 가 되도록 가열하였다 (도 6).
가열 완료 후, 진공 성형형의 윗가장자리에 적층판의 내열 ABS 수지층을 재빠르게 밀착시키고, 성형형에 설치된 진공 흡인구에서 흡인하여, 성형형의 금형면과 적층판으로 형성되어 있는 공간을 탈기하여, 감압 상태로 하였다 (도 7).
상기 공간이 감압됨에 따라, 적층판은 연신되면서 금형면을 향하여 넣어져 적층판과 성형면이 밀착되었다 (도 8).
이 상태를 유지하면서 실온에서 300 초간 냉각한 후, 진공 흡인을 정지하여 성형형에서 욕조를 꺼냈다 (도 9).
본 발명의 방법에 의하면, 표면층과 보강층의 밀착성이 우수하고, 표면층이 되는 열가소성 수지의 성능 저하가 없는 열가소성 수지제 조를 용이하게 제조할 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 (a) 내지 (h) 의 공정으로 이루어지는, 제 1 열가소성 수지로 이루어지는 표면층과 이에 적층된 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 보강층으로 이루어지는 조 (tub) 의 제조방법:
    (a) 제 1 및 제 2 금형부재로 이루어지는 제 1 금형을 개방 상태로 하는 공정 (여기서, 제 2 금형부재는 금형면에 용융수지 공급구를 갖고 있으며, 하나 이상의 금형부재는 형체방향으로 가동한다) ;
    (b) 양금형부재 사이에 제 1 열가소성 수지 시트를 공급하는 공정 ;
    (c) 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 금형부재의 금형면과의 사이에 용융상태의 제 2 열가소성 수지를 공급하는 공정 ;
    (d) 금형을 형체하고, 제 1 열가소성 수지 시트와 제 2 열가소성 수지로 캐비티 내를 충전하는 공정 ;
    (e) 소정의 형체력으로 형체를 계속하면서 캐비티 내의 제 1 및 제 2 열가소성 수지를 냉각하는 공정 ;
    (f) 금형을 열어, 제 1 열가소성 수지 시트와 이에 적층된 제 2 열가소성 수지로 이루어지는 적층판을 꺼내는 공정 ;
    (g) 수득한 적층판을 가열하여 연화시키는 공정 ;
    (h) 연화된 적층판을 제 2 금형을 이용하여 조 (tub) 형상으로 부형하는 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 공정 (h) 에서 제 2 금형으로 진공 성형형을 이용하여 진공 성형으로 적층판을 조형상으로 부형하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 공정 (h) 에서 제 2 금형으로 프레스 성형형을 이용하여 프레스 성형으로 적층판을 조형상으로 부형하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 1 열가소성 수지 시트가 투명 또는 반투명 시트인 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 1 열가소성 수지 시트가 (메트)아크릴계 수지 시트인 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 1 열가소성 수지 시트가 겔화율이 40 ∼ 95% 인 (메트)아크릴계 수지 시트인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 1 열가소성 수지 시트가 180 ℃ 에서의 인장신장율이 700 % 이상이고, 90 ℃ 온수에 의한 1000 시간 침지시험 전후에서의 운가의 차이가 20 이하인 (메트)아크릴계 수지 시트인 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 공정 (b) 에서 제 1 열가소성 수지 시트의 온도가 60 ℃ ∼ 제 1 열가소성 수지의 열변형 온도의 범위인 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 공정 (c) 에서 캐비티클리어런스가 (T＋3) ㎜ 내지 (T＋30) ㎜ (단, T 는 제 1 열가소성 수지 시트의 두께 (㎜) 임) 인 상태에서 제 2 열가소성 수지의 공급을 개시하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 2 열가소성 수지가 제 1 열가소성 수지 시트에 융착 가능하고, 또한 그 열변형 온도와 제 1 열가소성 수지의 열변형 온도의 차이가 30 ℃ 이하인 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 금형부재 사이에 공급한 제 1 열가소성 수지 시트를 제 1 금형부재의 금형면에 고정하는 추가 공정을 갖는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 적층판에서의 두께의 부분적인 차이가, 적층판의 기준 두께에 대하여 ± 약 2 내지 ± 약 50 % 이고, 기준 두께와 다른 두께를 갖는 적층판의 부분에 있어서, 경사진 부분의 경사각은, 기준 두께 부분의 표면에 대하여 5。 이하인 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 조가 욕조인 방법.
KR1019980049089A 1997-11-17 1998-11-16 열가소성 수지제 조의 제조 방법 KR19990045319A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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